众包气象让手机变身观测站(1)
对于大多数人来说，一谈到气象观测，脑海中浮现出来的就是这样一幅画面：气象观测员站在百叶箱前，用温度表测量空气温度。其实，气象观测员除了要观测近地面的温、压、湿、风、降水外，还要观云识天。不仅如此，他们的工作还需要每年365天、每天24小时不间断，雷打不动。尽管如此，现有的气象观测站网仍然不能实现全覆盖，气象机构迫切需要更多、覆盖面更广的气象数据。
如今，这个问题有望得到解决，解决的途径就是依靠公众。随着智能手机和移动互联网的普及，特别是5G时代的到来，即便是非专业人士，也可以借助手中的智能手机，摇身一变成为气象观测员，成为庞大的气象观测网络中的一个节点，为气象预报事业添砖加瓦。
众人拾柴火焰高
1997年，美国科罗拉多州柯林斯堡发生了一场局地性很强的暴风雨：在个别地区，数小时内的降雨量多达1英尺(大约相当于304毫米)；而这个城市其他地区的降雨量极少。随后发生的洪水让许多人措手不及，造成了高达2亿美元的经济损失，并导致5人死亡。引发这一灾害的主要原因，就在于降水随地形、天气过程和季节的变化很大。所谓“东边日出西边雨”，即使在同一街道，降雨情况也有可能不一样；而专业气象观测站网中的雨量计和天气雷达覆盖范围不足，导致了强降水的漏测。
, 百拇医药
为了吸取教训和弥补专业气象观测站点的不足，美国科罗拉多州立大学的科罗拉多气候中心开始推动建设非盈利性质的志愿者观测网络—“社区协作观测雨、冰雹和雪”(英文缩写为CoCoRaHS)，号召公众志愿者进行有针对性的气象观测，并将观测资料提供给相关机构，用于天气预报。
该网络对志愿者的要求不高，各个年龄段和各行各业的个人以及家庭志愿者都可以加入。观测仪器也针对志愿者进行了设计，主要为雨量计和冰雹板(图1)；且操作简单，用时不多，每天只需要花上几分钟即可。其中，雨量计的直径为10厘米的透明圆筒，每天测量一次积水厚度；冰雹板为2.5厘米厚的泡沫聚苯乙烯板(上面覆盖金属箔)，如有冰雹撞击，记录下冰雹的直径。经过简单培训后，志愿者可通过相关网站或手机APP将总降水量、降水强度、冰雹的起止时间、冰雹的大小、种类、下落角度以及造成的相关损失等信息上报，并最终生成全国范围内的分布结果。前不久，该网络增加了蒸发测量和土壤湿度测量两个观测项目，不过这两个项目的操作过程较为复杂，对仪器的架设地点要求较高，并且需要自身所处环境能够代表周围的典型植被条件。
, 百拇医药
2004年时，CoCoRaHS的志愿者数量只有1036人；到了2015年，该数字已经超过了2万人，覆盖范围包括美国全境、波多黎各和加拿大的13个省。CoCoRaHS的观测资料被应用于美国国家海洋和大气管理局的国家环境信息中心和全球历史气候网，与业务观察站网资料相结合，在临近预报、洪水雷暴预警、雷达估计降水以及气候研究等方面发挥了重要作用。
用众包弥补专业
所谓众包，是指把过去由专业员工执行的任务，以自由自愿的形式外包给大众志愿者的做法。美团、蜂鸟、阿里等互联网机构都拥有众包平台，主要提供骑手、客服等兼职。CoCoRaHS的做法也算是一种众包，它是将众包方法引入到气象观测中，即众包气象。这样一来，非专业人士在工作和生活之余参与气象观测，可以为专业气象机构提供更加多元、更为海量的气象数据。
, http://www.100md.com
图1.CoCoRaHS网络的观测仪器
图2.mPING的APP界面
2011年，美国在进行WSR-88D天气雷达双偏振升级改造时，发现专业气象观测站网难以为降水粒子识别算法的优化提供准确的高分辨率地面降水类型资料。因此，美国国家海洋和大气管理局的国家强风暴实验室提出，征集非专业人员利用移动智能设备提交降水类型资料，该计划前期被命名为mPING(mobile Precipitation Identification Near the Ground，译为中文是：近地面移动降水识别)，后改名为近地面气象识别(缩写为mPING)。mPING将降水类型分为雨、雪、冻雨和冰粒4种，让非专业人士判断起来也十分容易。志愿者只需下载手机APP mPING或在线将所观测到的降水类型以及时间、地点等信息提交到mPING服务器(图2)即可。不仅如此，志愿者可以即时得到所提供报告是否被采用的反馈，而且可以查看其他志愿者提交的降水观测报告。mPING的资料经过质量控制后，对于提高双偏振雷达的降水类型识别精度有着积极的推动作用；同时，在数值预报模式、高速公路和机场的地面结冰监测等方面也有重要的应用价值。
, 百拇医药
图3.香港社区天气观测计划
在我国，众包气象也已经起步。2011年11月，香港天文台与香港理工大学提出了社区天气观测计划，鼓励香港市民亲身参与天气观测活动，以增加对天气和气候的兴趣和认识。香港市民可以通過网站、社交网络以及智能手机APP等方式上传天气照片或天气观测报告(图3)，在分享天气状况的同时，极大地增加了香港的气象观测密度，对于提高防灾减灾能力也具有一定的启示意义。
目前，号召公众利用智能手机参与气象观测的应用正在迅速发展，智能手机APP是公众参与气象观测的主要工具。以我们都很熟悉的墨迹天气为例。而今，墨迹天气APP拥有6.5亿海量用户，其“观天者计划”是国内首个气象灾情图片实时收集平台(图4)。当用户所在地区出现暴雨、内涝、滑坡、泥石流、暴雪、冰雹、台风、大风、沙尘、大雾等气象灾情时，用户可进入墨迹天气APP的观天者通道拍摄或上传实时天气图片。该APP平均每天约有30万张实景照片上传(图5)。据了解，墨迹天气与河北省气象灾害防御中心合作完成了雨、雪、雾霾、冰雹等类型灾害天气和内涝、洪水、倒塌、滑坡等类型灾害事件图片的智能识别模型。这一新方式极大地推动了气象信息采集能力，并且让墨迹天气APP具备了对外提供气象灾害预警服务的能力。, 百拇医药(刘西川)
如今，这个问题有望得到解决，解决的途径就是依靠公众。随着智能手机和移动互联网的普及，特别是5G时代的到来，即便是非专业人士，也可以借助手中的智能手机，摇身一变成为气象观测员，成为庞大的气象观测网络中的一个节点，为气象预报事业添砖加瓦。
众人拾柴火焰高
1997年，美国科罗拉多州柯林斯堡发生了一场局地性很强的暴风雨：在个别地区，数小时内的降雨量多达1英尺(大约相当于304毫米)；而这个城市其他地区的降雨量极少。随后发生的洪水让许多人措手不及，造成了高达2亿美元的经济损失，并导致5人死亡。引发这一灾害的主要原因，就在于降水随地形、天气过程和季节的变化很大。所谓“东边日出西边雨”，即使在同一街道，降雨情况也有可能不一样；而专业气象观测站网中的雨量计和天气雷达覆盖范围不足，导致了强降水的漏测。
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为了吸取教训和弥补专业气象观测站点的不足，美国科罗拉多州立大学的科罗拉多气候中心开始推动建设非盈利性质的志愿者观测网络—“社区协作观测雨、冰雹和雪”(英文缩写为CoCoRaHS)，号召公众志愿者进行有针对性的气象观测，并将观测资料提供给相关机构，用于天气预报。
该网络对志愿者的要求不高，各个年龄段和各行各业的个人以及家庭志愿者都可以加入。观测仪器也针对志愿者进行了设计，主要为雨量计和冰雹板(图1)；且操作简单，用时不多，每天只需要花上几分钟即可。其中，雨量计的直径为10厘米的透明圆筒，每天测量一次积水厚度；冰雹板为2.5厘米厚的泡沫聚苯乙烯板(上面覆盖金属箔)，如有冰雹撞击，记录下冰雹的直径。经过简单培训后，志愿者可通过相关网站或手机APP将总降水量、降水强度、冰雹的起止时间、冰雹的大小、种类、下落角度以及造成的相关损失等信息上报，并最终生成全国范围内的分布结果。前不久，该网络增加了蒸发测量和土壤湿度测量两个观测项目，不过这两个项目的操作过程较为复杂，对仪器的架设地点要求较高，并且需要自身所处环境能够代表周围的典型植被条件。
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2004年时，CoCoRaHS的志愿者数量只有1036人；到了2015年，该数字已经超过了2万人，覆盖范围包括美国全境、波多黎各和加拿大的13个省。CoCoRaHS的观测资料被应用于美国国家海洋和大气管理局的国家环境信息中心和全球历史气候网，与业务观察站网资料相结合，在临近预报、洪水雷暴预警、雷达估计降水以及气候研究等方面发挥了重要作用。
用众包弥补专业
所谓众包，是指把过去由专业员工执行的任务，以自由自愿的形式外包给大众志愿者的做法。美团、蜂鸟、阿里等互联网机构都拥有众包平台，主要提供骑手、客服等兼职。CoCoRaHS的做法也算是一种众包，它是将众包方法引入到气象观测中，即众包气象。这样一来，非专业人士在工作和生活之余参与气象观测，可以为专业气象机构提供更加多元、更为海量的气象数据。
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图1.CoCoRaHS网络的观测仪器
图2.mPING的APP界面
2011年，美国在进行WSR-88D天气雷达双偏振升级改造时，发现专业气象观测站网难以为降水粒子识别算法的优化提供准确的高分辨率地面降水类型资料。因此，美国国家海洋和大气管理局的国家强风暴实验室提出，征集非专业人员利用移动智能设备提交降水类型资料，该计划前期被命名为mPING(mobile Precipitation Identification Near the Ground，译为中文是：近地面移动降水识别)，后改名为近地面气象识别(缩写为mPING)。mPING将降水类型分为雨、雪、冻雨和冰粒4种，让非专业人士判断起来也十分容易。志愿者只需下载手机APP mPING或在线将所观测到的降水类型以及时间、地点等信息提交到mPING服务器(图2)即可。不仅如此，志愿者可以即时得到所提供报告是否被采用的反馈，而且可以查看其他志愿者提交的降水观测报告。mPING的资料经过质量控制后，对于提高双偏振雷达的降水类型识别精度有着积极的推动作用；同时，在数值预报模式、高速公路和机场的地面结冰监测等方面也有重要的应用价值。
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图3.香港社区天气观测计划
在我国，众包气象也已经起步。2011年11月，香港天文台与香港理工大学提出了社区天气观测计划，鼓励香港市民亲身参与天气观测活动，以增加对天气和气候的兴趣和认识。香港市民可以通過网站、社交网络以及智能手机APP等方式上传天气照片或天气观测报告(图3)，在分享天气状况的同时，极大地增加了香港的气象观测密度，对于提高防灾减灾能力也具有一定的启示意义。
目前，号召公众利用智能手机参与气象观测的应用正在迅速发展，智能手机APP是公众参与气象观测的主要工具。以我们都很熟悉的墨迹天气为例。而今，墨迹天气APP拥有6.5亿海量用户，其“观天者计划”是国内首个气象灾情图片实时收集平台(图4)。当用户所在地区出现暴雨、内涝、滑坡、泥石流、暴雪、冰雹、台风、大风、沙尘、大雾等气象灾情时，用户可进入墨迹天气APP的观天者通道拍摄或上传实时天气图片。该APP平均每天约有30万张实景照片上传(图5)。据了解，墨迹天气与河北省气象灾害防御中心合作完成了雨、雪、雾霾、冰雹等类型灾害天气和内涝、洪水、倒塌、滑坡等类型灾害事件图片的智能识别模型。这一新方式极大地推动了气象信息采集能力，并且让墨迹天气APP具备了对外提供气象灾害预警服务的能力。, 百拇医药(刘西川)
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